示波器基礎(chǔ)知識(shí)

1、示波器基礎(chǔ)知識(shí) 示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí) 20050523示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí) 示波器的技術(shù)概念示波器的技術(shù)概念 示波器基本功能和應(yīng)用示波器基本功能和應(yīng)用 使用示波器的注意事項(xiàng)使用示波器的注意事項(xiàng)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器能做什么示波器能做什么?示波器是顯示信號(hào)波形的設(shè)備，顯示的是信號(hào)的電壓隨著時(shí)間的示波器是顯示信號(hào)波形的設(shè)備，顯示的是信號(hào)的電壓隨著時(shí)間的變化，利用示波器，你可以做到：變化，利用示波器，你可以做到：l 看到一個(gè)信號(hào)的時(shí)間和電壓的值；看到一個(gè)信號(hào)的時(shí)間和電壓的值；l 計(jì)算周期信號(hào)的頻率計(jì)算周期信號(hào)的頻率(Frequency)；l 知道信號(hào)的上升沿

2、和下降沿的情況知道信號(hào)的上升沿和下降沿的情況(單調(diào)性）；單調(diào)性）；l 知道信號(hào)的過(guò)沖情況（知道信號(hào)的過(guò)沖情況（Overshoot, Undershoot)；l 知道信號(hào)的振鈴（知道信號(hào)的振鈴（Ringback)l 知道信號(hào)的噪音情況知道信號(hào)的噪音情況(noise)；l 知道信號(hào)是否有毛刺知道信號(hào)是否有毛刺(glitch)；l 知道信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系知道信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系(sequence)；示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)在示波器的屏幕中，橫坐標(biāo)（在示波器的屏幕中，橫坐標(biāo)（X）代表時(shí)間，縱坐標(biāo)（）代表時(shí)間，縱坐標(biāo)（Z）代表電壓的幅度，另）代表電壓的幅度，另外還有一維，是比較少關(guān)注的，就是亮度（外還有一

3、維，是比較少關(guān)注的，就是亮度（Z），現(xiàn)在），現(xiàn)在TEK的的DPO示波器中，示波器中，這個(gè)亮度還表示了出現(xiàn)概率（它用了這個(gè)亮度還表示了出現(xiàn)概率（它用了16階灰度來(lái)表示出現(xiàn)的概率）。階灰度來(lái)表示出現(xiàn)的概率）。示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器的技術(shù)概念示波器的技術(shù)概念u 帶寬和上升時(shí)間帶寬和上升時(shí)間u 采樣率采樣率u 采樣率采樣率u 記錄長(zhǎng)度記錄長(zhǎng)度u 波形捕獲率波形捕獲率u 探頭能力（保證信號(hào)不失真的探頭能力（保證信號(hào)不失真的輸入示波器輸入示波器)示波器基礎(chǔ)知識(shí)例如：把100M帶寬示波器輸入100M 1V 正弦波觀察到的將是100M 0.707V的波形。示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)

4、示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器的探頭示波器的探頭l 要測(cè)試，示波器就少不了探頭，探頭四個(gè)主要的指標(biāo)為帶寬、輸入電阻、輸入電容和衰減倍數(shù)。我們最常用的探頭是測(cè)試電壓波形的有源探頭和無(wú)源探頭。l通常來(lái)說(shuō)帶寬高的探頭，它的輸入阻抗普遍要低。比如同樣是有源探頭的P6204和P6249，帶寬分別為1GHz和4GHz，它們的輸入輸入阻抗分別為10M歐姆和20k歐姆。需要注意的是，阻抗會(huì)隨著輸入信號(hào)的頻率而變化，比如隨著頻率的升高而減低，它不是一個(gè)恒定的數(shù)值。示波器基礎(chǔ)知識(shí)l輸入電壓比較高的探頭，它的帶寬也低，反之，帶寬高的探頭，它的輸入電壓范圍比較小。比如有源

5、探頭P6245的帶寬為1.5GHz，它的輸入電壓范圍僅為40V，而500MHz帶寬的無(wú)源探頭P6139A的最大輸入電壓為300V。l探頭特別是有源探頭，都需要校準(zhǔn)的。一般是利用示波器提供標(biāo)準(zhǔn)的1kHz的信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)。示波器基礎(chǔ)知識(shí) 在測(cè)試時(shí)，我們盡量要使用短的地線和帶寬高的有源探頭。在測(cè)試時(shí)，我們盡量要使用短的地線和帶寬高的有源探頭。下面是同一個(gè)時(shí)鐘，使用兩個(gè)不同的探頭做比較的結(jié)果。 示波器： TEK的TDS580C，1GHz帶寬，4GHz采樣速率。l 探頭1：無(wú)源探頭P6139，500M帶寬，10M歐姆輸入電阻，8pF輸入電容，10倍衰減，地線比較長(zhǎng)，加上夾子大約13cm；l 探頭2：有源探頭

6、P6245，1.5GHz帶寬，1M歐姆輸入電阻，1pF輸入電容，10倍衰減，短地線，長(zhǎng)約3cm）。示波器基礎(chǔ)知識(shí)無(wú)源探頭P6139的測(cè)試波形圖有源探頭P6245的測(cè)試波形圖從兩個(gè)波形看出，無(wú)源探頭加長(zhǎng)地線的結(jié)果是有比較大的過(guò)沖，并有輕微的振蕩。另外由于反射波的原因，造成上升沿變陡。因此如果要得到比較準(zhǔn)確的波形，最好選用帶寬高、輸入電容低的有源探頭，并使用短地線，如果圖方便使用長(zhǎng)地線，只會(huì)帶來(lái)更大的誤差。示波器基礎(chǔ)知識(shí)l 波形放大鏡波形放大鏡ZOOM功能功能1) 示波器可以在屏幕上同時(shí)顯示放大波形與未放大波形，這被稱之為zoom preview 模式。2) 其中屏幕上半段顯示放大后的波形；下半段

7、顯示未被放大的波形，并且采樣一個(gè)方框（或兩個(gè)方框，即DUAL ZOOM模式）來(lái)指示當(dāng)前被放大的波形區(qū)域。3) 可以使用HORIZ和VERT面板鍵來(lái)擴(kuò)大、縮小以及移動(dòng)方框的位置，對(duì)測(cè)試波形進(jìn)行任意縮放顯示。示波器基礎(chǔ)知識(shí)l波形數(shù)學(xué)運(yùn)算功能波形數(shù)學(xué)運(yùn)算功能泰克示波器提供了對(duì)所測(cè)試波形的FFT, invert, add, subtract, divide, multiply以及Differentiation，Integration等功能，滿足我們各種波形運(yùn)算的需求。例如我們那可以通過(guò)把原始測(cè)試波形減去地噪聲來(lái)得到干凈的數(shù)字波形，以方便各種分析；或者在沒(méi)有差分探頭的情況下通過(guò)兩個(gè)通道求差來(lái)測(cè)試差分信號(hào)

8、等。l測(cè)試統(tǒng)計(jì)讀數(shù)功能測(cè)試統(tǒng)計(jì)讀數(shù)功能 具有Measurement Statistics功能，測(cè)試統(tǒng)計(jì)可以選擇顯示平均/標(biāo)準(zhǔn)方差或者M(jìn)in/Max值。示波器基礎(chǔ)知識(shí)示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)n 邊沿邊沿Edge Edge 觸發(fā)觸發(fā)n 脈沖脈沖Pulse Pulse 觸發(fā)觸發(fā)n 邏輯邏輯Logic Logic 觸發(fā)觸發(fā)n 單次單次Single Single 觸發(fā)觸發(fā)n 延時(shí)延時(shí)DelayDelay觸發(fā)觸發(fā)示波器基礎(chǔ)知識(shí)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)是用得最多的觸發(fā)方式，它使波形在上升或下降沿的某一個(gè)邊沿觸發(fā)是用得最多的觸發(fā)方式，它使波形在上升或下降沿的某一個(gè)電平位置被觸發(fā)。電平位置被觸發(fā)。說(shuō)明：我們一般

9、先用邊沿觸發(fā)方式觀察信號(hào)情況，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)再說(shuō)明：我們一般先用邊沿觸發(fā)方式觀察信號(hào)情況，發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)再根據(jù)實(shí)際情況選用其它的觸發(fā)方式根據(jù)實(shí)際情況選用其它的觸發(fā)方式示波器基礎(chǔ)知識(shí)脈沖觸發(fā)方式有以下分類： 捕捉毛刺Glitch觸發(fā)示波器基礎(chǔ)知識(shí) 捕捉幅度異常信號(hào)Runt觸發(fā)示波器基礎(chǔ)知識(shí)(3) 捕捉寬度異常信號(hào)Width觸發(fā)示波器基礎(chǔ)知識(shí)(4) 檢查邊沿跳變速度Slew Rate觸發(fā)示波器基礎(chǔ)知識(shí) 上面幾種觸發(fā)，在測(cè)試總線和控制信號(hào)的異常情況方面，比較有用。單次觸發(fā) 單次觸發(fā)并非一個(gè)獨(dú)立的觸發(fā)方式，它和其他方式一起使用，只是其他方式可以進(jìn)行多次的觸發(fā)，而單次觸發(fā)只會(huì)觸發(fā)一次就停止了，并將信號(hào)顯示出

10、來(lái)，比如對(duì)于上電的電壓上升的情況 、捕獲很少出現(xiàn)的脈沖毛刺等比較有用。示波器基礎(chǔ)知識(shí)工作中的波形測(cè)量應(yīng)用工作中的波形測(cè)量應(yīng)用應(yīng)用一：我想知道從通道2輸入的數(shù)字信號(hào)上有沒(méi)有寬度窄于50ns并且幅度超過(guò)1.2V的正極性毛刺？觸發(fā)類型（Type）：脈沖（Pulse）觸發(fā)方式（Class）：毛刺（Glitch）觸發(fā)源（Source）：通道2（ch2）極性與寬度（Polarity & Width）：極性設(shè)為正（Positive），寬度值調(diào)定為50ns毛刺（Glitch）：）：設(shè)置為Accept觸發(fā)電平（Level）： 調(diào)節(jié)到1.2V注意時(shí)間和幅度坐標(biāo)打到合適的檔位。在以上的設(shè)置環(huán)境下，系統(tǒng)將捕捉

11、到滿足觸發(fā)條件的毛刺。示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用二：從通道1輸入的信號(hào)的上升時(shí)間是不是長(zhǎng)于300ns？觸發(fā)類型：脈沖(pulse)觸發(fā)方式: 斜率（Slew Rate）觸發(fā)源：通道1(ch1)極性（Polarity）：上升沿Trigger When：設(shè)為快于，并調(diào)節(jié)上升時(shí)間為300nsThresholds：從0.5V上升到4.5V（是+5V電平邏輯）示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用三：某一個(gè)高電平上有許多負(fù)脈沖，脈沖寬度分布在極寬的范圍內(nèi)，我想利用寬度位于9s與9.5s之間的負(fù)脈沖進(jìn)行觸發(fā)，怎么辦？觸發(fā)類型：脈沖觸發(fā)方式：寬度（WidthWidth）觸發(fā)源：對(duì)應(yīng)的通道極性：負(fù)Trigger WhenTrigger

12、When：設(shè)置寬度下限為9s、上限為9.5s，并且是在該范圍內(nèi)觸發(fā)LevelLevel：調(diào)到合適的值示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用四：某一信號(hào)上有很多由不同原因引起的脈沖，脈沖幅度分布在05V范圍內(nèi)，我想利用幅度落在33.5V范圍內(nèi)并且寬度大于10ns的脈沖進(jìn)行觸發(fā)，怎么辦？觸發(fā)類型：脈沖觸發(fā)方式：幅度異常（Runt）觸發(fā)源： 對(duì)應(yīng)的通道極性：正Threshold：設(shè)置幅度下限為3V、上限為3.5VTrigger When：設(shè)置Runt is Wider than 10ns示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用五：我想知道在ch4時(shí)鐘的上升沿處，有沒(méi)有ch1為+5V、ch2為+5V、ch3為0V的情況出現(xiàn)？觸發(fā)類型：Logi

13、c觸發(fā)方式：StateDefine Inputs：前三個(gè)通道的定義分別為H、H、L第四個(gè)定義為上升沿Define Logic： 定義為ANDTrigger When：設(shè)置為Goes TRUE（輸出為1時(shí)觸發(fā)）Set Thresholds：設(shè)置為相應(yīng)的電平閾值示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用六：我想看到某塊單板上電期間，其上電源的暫態(tài)波形（假設(shè)電源為+5V的）進(jìn)入單次觸發(fā)模式調(diào)節(jié)觸發(fā)電平到05V之間的某個(gè)值。（當(dāng)然不能低到讓噪聲電平觸發(fā)）按一下RUN/STOP加電。*暫態(tài)過(guò)程一般很長(zhǎng)，為了將很長(zhǎng)的這個(gè)過(guò)程捕捉到，可以利用前面提到的長(zhǎng)記錄長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度長(zhǎng)度功能。只需在加電前進(jìn)入HORIZONTAL MENU，再進(jìn)入

14、Record Length項(xiàng)選擇波形記錄的長(zhǎng)度。示波器基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題1 1、針對(duì)具體的應(yīng)用，組成的示波器測(cè)量系統(tǒng)必須提供合適的上升時(shí)間和帶 寬。為了進(jìn)行精確的幅度測(cè)量，測(cè)量系統(tǒng)的上升時(shí)間應(yīng)比被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間快三到五倍。 用戶必須知道非正弦信號(hào)包含許多遠(yuǎn)高于信號(hào)基本頻率的成分。例如，測(cè)量100MHz方波時(shí)，為了包含四次諧波要求測(cè)量系統(tǒng)具有400MHz的帶寬。2、測(cè)量時(shí)探頭的接地點(diǎn)一定要搭接，在使用兩個(gè)探頭測(cè)量時(shí)不應(yīng)該只接一個(gè)探頭的地，并且使用盡可能短的地線以使地線的影響最小化。3、各個(gè)接地點(diǎn)（如A點(diǎn)和C點(diǎn)）之間由于地電流（這個(gè)地電流可自直流直至特高頻）流通而處

15、于不同電位。因此測(cè)量時(shí)應(yīng)該就近接地。示波器基礎(chǔ)知識(shí)4. 探頭的筆頭與接地線之間形成的環(huán)路（不是指前面的地環(huán)路） 越小越好，以防止外部電磁場(chǎng)在該環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。5. 探頭里的微調(diào)電容是對(duì)特定的示波器調(diào)定的，各臺(tái)示波器的CI值一般都不相同，所以探頭一般不能互換，否則信號(hào)會(huì)引入畸變。6. 通過(guò)選擇低阻抗測(cè)試點(diǎn)，可以使探頭負(fù)載效應(yīng)最小化。通常陰極、射極和源極比陽(yáng)極、集電極和漏極更適合于做測(cè)試點(diǎn)。示波器基礎(chǔ)知識(shí)7、在利用示波器的不同通道進(jìn)行時(shí)間或相位一致性測(cè)量時(shí)，還必須考慮不同探頭時(shí)間延遲的差異。8、必須注意區(qū)分由一些外界輻射或者是探頭接觸不好而引起的錯(cuò)誤波形顯示。9、示波器不是輻射測(cè)量?jī)x器，在輻射很強(qiáng)的環(huán)境中誤差可能極為嚴(yán)重。10、差分探頭共有三個(gè)夾子，兩個(gè)連到被測(cè)信號(hào)，第三個(gè)起保護(hù)作用，使用時(shí)接到電路中的地。差分探頭